細胞直接リプログラミングに共通するエピジェネティック制御機構の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15J07407
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 村岡 直人 慶應義塾大学, 医学部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Keywords: 直接リプログラミング / エピジェネティクス / 心筋再生

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究により心筋特異的転写因子であるGata4/Mef2cTbx5(GMT)またはGMT/Msep1/Myocdを導入することでマウスのin vitro、in vivo、さらにはヒト細胞で線維芽細胞からの心筋直接リプログラミングを可能とした。また、筋特異的マイクロRNAであるmiR-133により心筋誘導効率が改善すること、そのメカニズムとして上皮間葉移行のマスター因子であるSnai1を直接抑制することで線維芽細胞の特性が消去され、心筋誘導が促進することを明らかとした。これらによりジェネティックな障壁の一部が明らかとなったが、エピジェネティクスを含めた分子基盤に関しては未だ不明な点が多く、リプログラミング効率も依然十分とは言えない。
そこで、注目したのが低分子化合物である。低分子化合物は安全面、簡便さ、コスト面等から臨床応用に向け優れた選択肢といえる。本研究ではエピジェネティック制御因子も含めた化合物ライブラリーの中から心筋誘導を促進するものを探索することとした。心筋特異的蛋白であるα-Myosin Heavy Chain (αMHC) を蛍光標識したαMHC-Cre/Loxp-tdTomato (tdT) 遺伝子改変マウスの尾部線維芽細胞を用いて、GMTに加えて各種低分子化合物の導入することで誘導されるtdT陽性細胞数及び割合をcell image analyzerにより評価し、high troughput screeningを行った 。これまでに、化合物ライブラリーに対して上記のスクリーニングを行い、tdT陽性細胞の誘導を促進する化合物の絞り込みに成功している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

心筋特異的蛋白であるα-Myosin Heavy Chain (αMHC) を蛍光標識したαMHC-Cre/Loxp-tdTomato (tdT) 遺伝子改変マウスの尾部線維芽細胞を用いて、心筋直接リプログラミングを促進する低分子化合物のスクリーニングの系を確立した。これまでに、化合物ライブラリーに対して上記のスクリーニングを行い、tdT陽性細胞の誘導を促進する化合物の絞り込みに成功している。

Strategy for Future Research Activity

今後は絞り込まれた候補化合物の中から顕著な新規心筋誘導促進因子を同定し、その薬理活性を明らかとすることで、心筋直接リプログラミングのエピジェネティック、ジェネティックな障壁の解明を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Fibroblast Growth Factors and Vascular Endothelial Growth Factor Promote Cardiac Reprogramming under Defined Conditions. (2015)
  • Author(s): Yamakawa H, Muraoka N, Miyamoto K, Sadahiro T, Isomi M, Haginiwa S, Kojima H, Umei T, Akiyama M, Kuishi Y, Kurokawa J, Furukawa T, Fukuda K, Ieda M
  • Journal Title: Stem Cell Reports Volume: 5 Pages: 1128-42
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2015.10.019.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Analysis of cardiomyocyte movement in the developing murine heart. (2015)
  • Author(s): Hashimoto H, Yuasa S, Tabata H, Tohyama S, Seki T, Egashira T, Hayashiji N, Hattori F, Kusumoto D, Kunitomi A, Takei M, Kashimura S, Yozu G, Shimojima M, Motoda C, Muraoka N, Nakajima K, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Fukuda K
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 464 Pages: 1000-7
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.07.036.
  • Peer Reviewed / Open Access